資料介紹
描述
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介紹
該項目旨在成為以下的合乎邏輯的繼續(xù):
- 基于谷歌云的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)教程。(一)
- 基于谷歌云的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) - RIOT、MQTTSN、MQTT。( 2 )
- 基于谷歌云的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) - LoRaWAN、TTN、MQTT。( 3 )
作為羅馬 Sapienza 大學物聯(lián)網(wǎng)課程的學習項目。在本節(jié)中,我們將在前面部分開發(fā)的基于云的系統(tǒng)之上構(gòu)建。本質(zhì)上,我們將使用通用傳感器 API構(gòu)建一個 HTML5 移動應用程序,以從手機的加速度傳感器收集數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)將通過一個簡單的活動識別模型進行計算,該模型檢測用戶是靜止不動還是行走,并最終發(fā)送到我們的云系統(tǒng)(該模型將以邊緣和云方式部署)。
依賴項
在這個項目中,需要的依賴項很少,可以按照此處鏈接的官方指南輕松獲得:
執(zhí)行
移動HTML5應用程序
一個非常簡單的基于 HTML5 的移動應用程序,由節(jié)點服務器托管,它的工作是通過通用傳感器 API 從集成加速度計中檢索數(shù)據(jù),并最終將其發(fā)送到云端。該頁面將在本地計算并顯示識別模型的結(jié)果。

通用SensorAPI -線性加速度計
設(shè)置加速度計以達到我們想要的結(jié)果非常簡單,這是通過使用 Geneirc Sensor Api,一個以一致且可訪問的方式將傳感器數(shù)據(jù)公開到開放 Web 平臺的框架。首先,您需要定義一個線性加速度傳感器,這是加速度計的一種基本形式,不包括重力加速度,在本例中,我們將頻率設(shè)置為 1Hz。
accelerometer = new LinearAccelerationSensor({ referenceFrame: 'device', frequency: 1 });
然后,設(shè)置錯誤偵聽器后,啟動加速度計
accelerometer.start();
accelerometer.onreading = () => {
//APPLY RECOGNITION MODEL TO THE INPUT DATA
rModel(accelerometer.x, accelerometer.y, accelerometer.z)
//PUSH DATA
}
加速度計上的輸入數(shù)據(jù)將與模型一起計算,或者直接推送到云端。
用戶活動識別模型
我開發(fā)了一個非常簡單的活動識別模型,具有很好的準確性并且沒有訓練數(shù)據(jù)集(這將導致合理數(shù)量的誤報)。
從 Generic Sensor Api 測量的經(jīng)典加速度考慮了在 X、Y、Z 三個軸上施加到智能手機的重力。這種影響可以通過簡單的數(shù)學運算輕松避免,但我們可以簡單地使用線性加速度傳感器,它不會不考慮重力。

模型本身依賴于向量“法線”概念的功能性,實際上我們有一個包含三個元素 v(x,y,z) 的向量,我們可以通過這個數(shù)學概念來計算該向量的長度以下等式:
||v|| = sqrt(x^2 + y^2 + z^2)
該長度在經(jīng)驗研究的閾值上進行比較。
在我們的例子中,如果長度大于 0.7,則用戶應該在移動,否則它在休息。
部署模型 - 基于Edge
如前所述,我們正在測試我們模型的兩種部署。讓我們看看我們?nèi)绾卧趹贸绦虻那岸吮镜夭渴鹉P汀?/font>
delta = Math.sqrt(accelerometer.x * accelerometer.x + accelerometer.y * accelerometer.y + accelerometer.z * accelerometer.z);
delta > 0.7 ? (moving = true, status.innerHTML = "Walking") : (moving = false, status.innerHTML = "Resting");
console.log("send data: " + accelerometer);
socket.emit('data',
{
x: accelerometer.x,
y: accelerometer.y,
z: accelerometer.z,
status: moving
});
線性加速度傳感器收集的數(shù)據(jù)在 html 上本地計算,并通過托管頁面的服務器上的 publishAsync 函數(shù)發(fā)送到谷歌云(我們通過使用 soket.io 檢索值,如上一教程中所示)。
const publishAsync = (
mqttTopic,
client,
data,
) => {
console.log("Edge computing");
// Function that push the sensor status on Google Cloud
var status = JSON.stringify(data.status);
var x = JSON.stringify(data.x);
var y = JSON.stringify(data.y);
var z = JSON.stringify(data.z);
console.log("x: " + x + " y: " + y + " z:" + z + " ======> " + status);
const payload = deviceId + ":" + status + ":" + "crowd_sensing";
// Publish "payload" to the MQTT topic. qos=1 means at least once delivery. (There is also qos=0)
console.log('Publishing message:', payload);
client.publish(mqttTopic, payload, { qos: 1 });
};
請注意,您需要一些個人 google 云項目數(shù)據(jù)(mqtt 主題、客戶端和 deviceId),如我們的第一個教程中所述。
部署模型 - CloudBased
另一面,現(xiàn)在讓我們將模型部署到云上。html是相同的,但現(xiàn)在我們不會使用本地計算的值,實際上數(shù)據(jù)(x,y,z)是:
1)推送到云端
const publishCloud = (
mqttTopicCloud,
clientCloud,
data,
) => {
// Function that push the sensor value on Google Cloud
var x = JSON.stringify(data.x);
var y = JSON.stringify(data.y);
var z = JSON.stringify(data.z);
console.log("Cloud computing");
console.log("x: " + x + " y: " + y + " z:" + z);
const payload = deviceIdCloud + ":" + x + ":" + y + ":" + z + ":" + "crowd_sensing";
// Publish "payload" to the MQTT topic. qos=1 means at least once delivery. (There is also qos=0)
console.log('Publishing message:', payload);
clientCloud.publish(mqttTopicCloud, payload, { qos: 1 });
};
2)通過云端模型計算,然后通過soket.io推送到dashboard。
else if (device == "accelerometer") {
//Computed at edge, receive and push the value without computing at cloud
log[5].lastValue = value;
log[5].values.push(value);
socket.emit('accelerometer', log[5].lastValue);
socket.emit('accelerometer', log[5].values);
}
else if (device == "accelerometer_cloud") {
//Compute at cloud, if delta > 0.7 then user is moving
var delta = Math.sqrt(x * x + y * y + z * z);
log[6].lastValue = delta > 0.7
socket.emit('accelerometer_cloud', log[6].lastValue);
socket.emit('accelerometer_cloud', log[6].values);
}
如您所見,我們使用兩個設(shè)備進行推送,以實現(xiàn)我們的雙重部署研究案例的目標。
3) 保存在數(shù)據(jù)庫中
// References an existing subscription
const subscription = pubSubClient.subscription(subscriptionName);
// Create an event handler to handle messages
let messageCount = 0;
const messageHandler = message => {
console.log(`Received message ${message.id}:`);
console.log(`\tData: ${message.data}`);
var data = `${message.data}`.split(":");
if (data != null) {
var device = data[0].toString();
var x, y, z;
var value = data[0] != "accelerometer_cloud" ? data[1].toString() : (x = data[1], y = data[2], z = data[3]);
[//Device Switch as seen in 2)]
new Data
({
device: device,
value: value,
data: Date.now() / 1000
}).save();
額外- 云功能作為后臺功能
通過使用云功能也可以達到同樣的目標。可以在“./crowd_sensing_client/background_function”下的我的個人存儲庫中找到一個示例。我認為這是實現(xiàn)這個目標的一種很好的平衡方法,流程非常簡單,本質(zhì)上傳遞給特定主題的數(shù)據(jù)將通過定義的后臺函數(shù)進行分析,然后推送到另一個主題(或您喜歡的同一個主題) )。讓我們看看它是如何工作的:
1)在google cloud IoT core上點擊云函數(shù),然后新建一個函數(shù)。

為函數(shù)插入一個名稱,選擇分配的內(nèi)存(256MiB 就足夠了),選擇 Cloud Pub/Sub 作為觸發(fā)方法,然后選擇一個關(guān)聯(lián)的主題(或者創(chuàng)建一個新的無論如何)。
2)編碼你的功能。

注意在這部分中,正確設(shè)置package.json至關(guān)重要,因為 pubsub 的版本彼此非常不同(在這種情況下,我使用的是 0.21.1)。請記住更改已執(zhí)行函數(shù)的名稱。
3)只需將值推送到特定主題即可。
我真的很喜歡這個實現(xiàn),但是使用的那個對所有其他教程來說更加線性和一致。我希望您喜歡本教程,您可以測試運行服務器 (node./app.js) 并使用部署在 heroku 上的移動應用程序的整體應用程序。
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